En los juegos modernos, la iluminación es el rey y nunca ha habido algo más maravilloso que el trazado de rayos. El trazado de rayos es una tecnología antigua, pero ahora ampliamente disponible, que reproduce luces y sombras de manera realista para crear imágenes casi reales.
Hasta hace poco, cada vez que nuestras tarjetas gráficas o consolas de juegos necesitaban generar imágenes para enviarlas a nuestras pantallas, usaban la rasterización. Esta técnica traduce gráficos 3D en píxeles 2D que se ven en nuestras pantallas, y luego los sombreadores aplican iluminación. Pero el trazado de rayos es un enfoque alternativo que, si bien actualmente es más exigente con el hardware, puede generar resultados visuales impresionantes al rastrear literalmente cada rayo de luz virtual. Nvidia proporciona una comparación técnica de las dos tecnologías. aquí.
Dejemos esto claro desde el principio: el trazado de rayos es en realidad cualquier cantidad de tecnologías diferentes. Pero para nuestros propósitos, estamos definiendo el trazado de rayos en función de las implementaciones que estamos viendo en los juegos, donde más nos importa.
¿Cómo funciona el trazado de rayos?
En los videojuegos, el trazado de rayos es esencialmente un sistema para simular cómo viaja la luz, interactúa con varios objetos en el entorno y finalmente llega a nuestros ojos. La luz rebota en las cosas, viaja a través de las cosas, se dobla y, a veces, se absorbe. La simulación de todas estas interacciones puede requerir mucho trabajo, pero eso es lo que intenta hacer el trazado de rayos en la búsqueda de crear una imagen más real.
Juegos épicos tiene un montón de grandes demostraciones de efectos de trazado de rayos junto con otros efectos tradicionales en su guía de trazado de rayos para Unreal Engine. También puede ver el impacto que puede tener al agregar realismo incluso a los gráficos menos realistas en nuestra comparación lado a lado de Minecraft con y sin trazado de rayos.
Ahora, normalmente, pensaríamos en la luz como proveniente de una fuente de luz y rebotando hasta que finalmente llega a nuestros ojos. Pero gran parte de esa luz nunca llega a nuestros ojos y, por lo tanto, no sería valiosa al realizar el trazado de rayos de una escena en un videojuego, ya que pasaría desapercibida. Entonces, la implementación del trazado de rayos en los juegos funciona al revés.
Los estudios de animación de Walt Disney tienen un gran demostración visual de este proceso en acción para crear animación 3D. Un rayo de luz se proyecta desde su perspectiva y se envía a la escena. Puede golpear a un personaje en el juego, un objeto, o tal vez volar hacia el cielo e interactuar con nada.
Dependiendo de lo que golpee, pueden pasar muchas cosas. Si el rayo golpea un objeto o superficie reflectante, rebotará y se dirigirá hacia otra cosa. Si la superficie fuera áspera, aún podría rebotar, pero tal vez en un ángulo diferente o incluso dividirse y refractarse en varios rayos nuevos. Después de algunos rebotes, si ese rayo golpea una fuente de luz, toda la información recopilada en el camino se convierte en el píxel que el jugador verá en su pantalla. Por ejemplo, si el rayo golpea una roca gris junto a una pared verde, rebota en esa pared verde y luego golpea una fuente de luz, el resultado podría ser un gris con un toque de verde.
Al dar a los objetos en el mundo del juego varias propiedades materiales, los juegos pueden simular este comportamiento de iluminación realista para crear imágenes que suenen fieles a cómo vemos las cosas en la realidad, donde la luz realmente rebota por todos lados.
Sin embargo, hay algunos factores que complican el uso del trazado de rayos para todo. Puede tomar muchos rayos haciendo muchos rebotes para obtener una imagen completa. Eso puede significar millones, si no miles de millones, de rayos para rastrear solo para descubrir qué mostrar; algo así ralentizaría el renderizado y haría que el trazado de rayos no se pueda usar para aplicaciones en tiempo real como los juegos. O puede significar rayos que no van lo suficientemente lejos como para llegar finalmente a una fuente de luz.
Los juegos pueden usar algunas soluciones parciales, como confiar en la rasterización para crear la mayor parte de la imagen, pero agregar un poco de trazado de rayos para crear reflejos o sombras realistas. Otra forma de compensar la falta de información visual es eliminar el ruido. El trazado de rayos sin procesar parece un desastre pixelado de puntos de colores individuales, pero la eliminación de ruido suaviza todo de manera inteligente al mezclar colores, así como las diferencias en el brillo y la oscuridad. Vitrinas de Nvidia denoising en acción aquídemostrando cómo cierra la brecha en la calidad visual entre una imagen con solo un poco de trazado de rayos y otra con mucho más.
¿Qué significa todo esto para ti?
El trazado de rayos se está abriendo camino en más y más juegos. Si bien puede tomar un poco de trabajo pesado para entregar realmente, requiriendo tarjetas gráficas de alta gama y todo el jugo que pueden reunir las últimas consolas, puede proporcionar un gran salto en la calidad gráfica y evitar algunas trampas de los efectos gráficos actuales.
Si no le importa recibir un golpe en las velocidades de cuadro, puede disfrutar del trazado de rayos en una buena cantidad de juegos en este momento, aunque no en la gran mayoría. Sin embargo, es probable que la tecnología aparezca en más juegos en el futuro, especialmente a medida que el hardware necesario para realizar imágenes con trazado de rayos se vuelve más accesible.
Mark Knapp es un colaborador habitual de IGN y un tuitero irregular en Twitter. @Tecn0Mark